【初心者向け】C言語でファイル操作を完全マスター！fopen・fread・fprintfの使い方を実例付きで解説

By 佐川 直弘 | Naohiro Sagawa (運営者)

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1. C言語におけるファイル操作の基本とは？

ファイル操作はプログラムの「外部との対話手段」

C言語は、システム寄りの低レベルな言語である一方、実用的なファイル入出力機能も標準ライブラリとして備えています。ファイル操作とは、プログラムがコンピュータ内のファイル（テキストファイルやバイナリファイル）を読み書きする処理のことで、以下のような場面で必要になります。

• データの永続化（プログラム終了後もデータを保存）
• ログの記録（実行内容やエラーを追跡）
• 外部ファイルからの設定読み込み（柔軟な設定変更が可能）

このように、ファイル操作は実用的なC言語プログラムに欠かせない技術のひとつです。

テキストファイルとバイナリファイルの違い

C言語では、ファイルの種類として主に以下の2つが扱えます。

• テキストファイル（.txtなど）
  　人間が読める文字情報で構成されたファイル。主にfprintfやfscanfなどで操作します。
• バイナリファイル（.dat、.binなど）
  　文字としては読めない、機械向けの情報をそのまま格納したファイル。fwriteやfreadで扱います。

初心者のうちはテキストファイルを扱うケースが多いですが、画像データや構造体データなどを扱う場面ではバイナリファイルの知識も重要になってきます。

ファイル操作の基本的な流れ

C言語でファイル操作を行う際は、以下のような流れが基本になります。

1. ファイルを開く：fopen関数を使ってファイルを開き、ファイルポインタを取得します。
2. ファイルに対して読み書きする：fprintf、fscanf、fread、fwriteなどの関数でデータをやり取りします。
3. ファイルを閉じる：fclose関数でファイルを閉じ、リソースを解放します。

FILE *fp;
fp = fopen("sample.txt", "r");
if (fp != NULL) {
    // 読み取り処理など
    fclose(fp);
}

このような構成を理解しておけば、どのようなファイル操作にも応用が利きます。

まとめ：C言語のファイル操作を理解する第一歩

C言語におけるファイル操作は、単なる入出力処理ではなく、現実のアプリケーションとの橋渡し役です。ファイルの種類や基本的な処理の流れを押さえることで、後に学ぶ応用テクニック（ログ出力、CSV操作、設定ファイルの活用）も理解しやすくなります。

2. ファイルを開く・閉じる方法（fopen / fclose）

ファイル操作の出発点は「fopen」から

C言語でファイルを操作する際、まず最初に必要になるのが fopen 関数です。これは、特定のファイルを開き、そのファイルを操作するための「ファイルポインタ（FILE型）」を返す関数です。

FILE *fp;
fp = fopen("example.txt", "r");

この例では、「example.txt」というファイルを読み取り専用（r）で開いています。成功すると fp にファイルポインタが代入され、失敗した場合には NULL が返されます。

モード指定：用途に応じた開き方を選ぼう

fopen には第2引数として「モード」を指定する必要があります。これはファイルをどのように扱うかを示す文字列で、以下のような種類があります：

fopenの戻り値は必ずチェックしよう

ファイルを開く処理では、fopen の戻り値が NULL でないかを確認することが基本です。失敗する原因はさまざまで、代表的なものには以下があります：

• ファイルが存在しない（特に “r” モード）
• ファイルへのアクセス権がない
• ファイル名のパスが間違っている

FILE *fp = fopen("data.txt", "r");
if (fp == NULL) {
    perror("ファイルを開けませんでした");
    return 1;
}

処理が終わったら「fclose」で必ず閉じる

ファイルを操作した後は、fclose 関数を使って開いたファイルを閉じる必要があります。ファイルを閉じないと、メモリリークやファイル破損の原因になります。

fclose(fp);

これは「リソースの解放」の意味もあり、特に複数のファイルを開く処理がある場合には非常に重要です。

fopen・fcloseのまとめとベストプラクティス

• fopenはNULLチェックを忘れずに
  ファイルが開けない場合の対策として perror を使うと原因がわかりやすくなります。
• fcloseは「ファイルを開いたら閉じる」の原則で
  使い終わったファイルは忘れずに閉じるようにしましょう。return や exit の前にも忘れずに。

実践的な例：ログファイルを追記モードで開く

FILE *log_fp = fopen("log.txt", "a");
if (log_fp == NULL) {
    perror("ログファイルを開けませんでした");
    return 1;
}

fprintf(log_fp, "プログラムが開始されました\n");

fclose(log_fp);

このように、a モードで開けばログの追記が簡単に行えます。毎回上書きされずに新しい記録が追加されていくため、ログ用途に最適です。

3. ファイルへ書き込む方法（fprintf・fputs・fwrite）

C言語でのファイル書き込みは「フォーマット」と「バイナリ」に分かれる

C言語でファイルへデータを書き込むには、目的に応じて3つの関数を使い分けます。

• fprintf：フォーマット指定によるテキスト出力（printfと似た構文）
• fputs：文字列をそのままテキスト出力
• fwrite：構造体やバイナリデータの書き出しに使う

それぞれの特性を理解し、適切に使い分けることで、データの保存処理を効率的に実装できます。

fprintf関数：printf感覚で書けるファイル出力

FILE *fp = fopen("output.txt", "w");
if (fp != NULL) {
    fprintf(fp, "名前: %s\n", "佐藤");
    fprintf(fp, "年齢: %d\n", 28);
    fclose(fp);
}

出力結果：

名前: 佐藤
年齢: 28

fputs関数：1行ごとのテキスト出力に便利

FILE *fp = fopen("log.txt", "a");
if (fp != NULL) {
    fputs("アプリケーションを開始しました\n", fp);
    fputs("ユーザーがログインしました\n", fp);
    fclose(fp);
}

fwrite関数：バイナリファイルや構造体保存に使用

struct User {
    int id;
    char name[20];
};

struct User user = {101, "Yamada"};

FILE *fp = fopen("user.dat", "wb");
if (fp != NULL) {
    fwrite(&user, sizeof(struct User), 1, fp);
    fclose(fp);
}

fwriteとfprintfの違いを理解しよう

ファイル書き込み時の注意点

• 書き込み後は必ず fclose でファイルを閉じる
• 即時にファイルに反映させたい場合は fflush(fp); を使用する
• 書き込みが失敗した場合のエラー処理を perror や ferror で補足できる

実用例：センサーデータをCSVファイルに書き出す

FILE *fp = fopen("sensor.csv", "w");
if (fp != NULL) {
    fprintf(fp, "温度,湿度\n");
    fprintf(fp, "%.1f,%.1f\n", 24.3, 60.2);
    fprintf(fp, "%.1f,%.1f\n", 25.1, 58.7);
    fclose(fp);
}

4. ファイルから読み込む方法（fscanf・fgets・fread）

読み込みは「目的に合った方法」で選ぶのがコツ

C言語でファイルからデータを読み取る場合も、書き込みと同様にテキスト形式かバイナリ形式かで使う関数が変わります。

• fscanf：テキストファイルから書式付きで読み取り
• fgets：1行ずつ文字列として読み取り
• fread：バイナリファイルからデータを読み込み

fscanf関数：書式を指定して数値や文字列を読み取る

FILE *fp = fopen("data.txt", "r");
if (fp != NULL) {
    char name[50];
    int age;
    fscanf(fp, "%s %d", name, &age);
    printf("名前: %s, 年齢: %d\n", name, age);
    fclose(fp);
}

fgets関数：1行ごとの読み取りに最適

char buffer[256];
FILE *fp = fopen("log.txt", "r");
if (fp != NULL) {
    while (fgets(buffer, sizeof(buffer), fp) != NULL) {
        printf("%s", buffer);
    }
    fclose(fp);
}

fread関数：バイナリデータや構造体の一括読み取り

struct User {
    int id;
    char name[20];
};

struct User user;

FILE *fp = fopen("user.dat", "rb");
if (fp != NULL) {
    fread(&user, sizeof(struct User), 1, fp);
    printf("ID: %d, 名前: %s\n", user.id, user.name);
    fclose(fp);
}

読み取り処理時のよくある注意点

• ファイル末尾の検出は feof() または fgets/fscanf の戻り値で確認
• 改行や空白の処理をしっかり行わないと、データがずれる
• エラー時の対処として、ferror() や perror() の使用を検討する

実用例：CSVファイルの1行ずつ読み込みと解析

char line[100];
FILE *fp = fopen("sensor.csv", "r");
if (fp != NULL) {
    while (fgets(line, sizeof(line), fp)) {
        char temp[10], humid[10];
        sscanf(line, "%[^,],%s", temp, humid);
        printf("温度: %s℃ 湿度: %s%%\n", temp, humid);
    }
    fclose(fp);
}

まとめ：fscanf・fgets・freadを目的に応じて使い分けよう

5. ファイル操作時のエラー処理とデバッグ

なぜエラーハンドリングが重要なのか？

C言語のファイル操作では、失敗する可能性がある処理が非常に多いのが特徴です。たとえば以下のような状況が考えられます：

• ファイルが存在しない
• 読み取り権限がない
• ディスク容量不足で書き込み失敗
• 書式エラーによる読み取りミス

fopenが失敗したときはNULLを返す

FILE *fp = fopen("data.txt", "r");
if (fp == NULL) {
    perror("ファイルを開けませんでした");
    return 1;
}

perror関数：直感的なエラーメッセージ表示

perror("エラー発生");

実行結果の例：

エラー発生: No such file or directory

strerror関数：エラーメッセージを文字列として取得

#include <string.h>
#include <errno.h>

fprintf(stderr, "エラー内容: %s\n", strerror(errno));

ferror関数：入出力ストリームにエラーが起きたか調べる

if (ferror(fp)) {
    fprintf(stderr, "ファイル操作中にエラーが発生しました\n");
}

feof関数：ファイルの終端に達したかを確認

while (!feof(fp)) {
    fgets(buffer, sizeof(buffer), fp);
    // ...
}

より安全な方法：

while (fgets(buffer, sizeof(buffer), fp) != NULL) {
    // 読み込み処理
}

よくあるファイル操作エラーとその原因

まとめ：安全なファイル操作には堅実なチェックが不可欠

• fopen の戻り値チェック（NULL判定）
• perror や strerror による原因の明示
• ferror と feof での状態チェック

これらを組み合わせて、安全で信頼性の高いファイル処理を実装しましょう。

6. 実践例｜C言語のファイル操作を使ったプログラム

理論だけでなく、実際の使い方で理解を深めよう

ここまでで、C言語によるファイル操作の基本から応用テクニックまで解説してきました。このセクションでは、実際に役立つファイル操作のサンプルコードを通じて、学んだ知識を「使える形」に落とし込んでいきます。

ログファイルへの出力：アプリケーションの動作記録に

#include <stdio.h>
#include <time.h>

void write_log(const char *message) {
    FILE *fp = fopen("app.log", "a");
    if (fp != NULL) {
        time_t now = time(NULL);
        fprintf(fp, "[%s] %s\n", ctime(&now), message);
        fclose(fp);
    }
}

int main() {
    write_log("アプリケーションを起動しました");
    write_log("処理が正常に完了しました");
    return 0;
}

CSVファイルへのデータ書き込み：表形式でのデータ保存

#include <stdio.h>

int main() {
    FILE *fp = fopen("data.csv", "w");
    if (fp != NULL) {
        fprintf(fp, "ID,名前,スコア\n");
        fprintf(fp, "1,田中,88\n");
        fprintf(fp, "2,山田,92\n");
        fclose(fp);
    }
    return 0;
}

設定ファイル（.conf）を読み込む：柔軟な設定管理に

config.conf:

username=guest
timeout=30

#include <stdio.h>
#include <string.h>

int main() {
    FILE *fp = fopen("config.conf", "r");
    char line[100];
    if (fp != NULL) {
        while (fgets(line, sizeof(line), fp)) {
            char key[50], value[50];
            if (sscanf(line, "%[^=]=%s", key, value) == 2) {
                printf("設定項目: %s, 値: %s\n", key, value);
            }
        }
        fclose(fp);
    }
    return 0;
}

複数データの構造体をバイナリ保存する例

#include <stdio.h>

struct User {
    int id;
    char name[20];
};

int main() {
    struct User users[2] = {
        {1, "Suzuki"},
        {2, "Kato"}
    };

    FILE *fp = fopen("users.dat", "wb");
    if (fp != NULL) {
        fwrite(users, sizeof(struct User), 2, fp);
        fclose(fp);
    }
    return 0;
}

まとめ：ファイル操作はあらゆる場面で使える武器

• ログ：動作確認やエラートレースに
• CSV：外部ツールとのデータ連携に
• 設定ファイル：ユーザーによる外部操作に
• バイナリ保存：高速・省容量なデータ処理に

7. C言語ファイル操作に関するよくある質問（FAQ）

初心者がつまずきやすいポイントを一挙解決！

ここでは、よくある疑問や実務で遭遇しがちなトラブルについて、Q&A形式でまとめました。

Q1. fopenでファイルが開けないのはなぜ？

A1. 以下の原因が考えられます：

• ファイルが存在しない
• パスが間違っている
• アクセス権限がない
• ファイルがロックされている

対処法：

FILE *fp = fopen("data.txt", "r");
if (fp == NULL) {
    perror("ファイルを開けませんでした");
}

Q2. 書き込んだ内容がファイルに反映されないのはなぜ？

A2. バッファリングによって即座に書き込まれていない可能性があります。

対処法：

fprintf(fp, "テストデータ\n");
fflush(fp);  // または fclose(fp);

Q3. バイナリファイルとテキストファイルの違いは？

Q4. ファイルの途中で読み込みが止まるのはなぜ？

A4. EOF処理の方法や読み取り条件に問題がある場合があります。

安全な方法：

while (fgets(buffer, sizeof(buffer), fp) != NULL) {
    // 処理
}

Q5. 文字コードの違いで文字化けが起こることがある？

A5. はい。Shift_JISとUTF-8の違いなどにより、異なるOS間で文字化けが発生することがあります。

対策：

• エディタやコンパイルオプションで明示的に文字コードを統一する

Q6. fopenで同じファイルを複数開いても大丈夫？

A6. 読み取り専用であれば可能ですが、書き込みを含む場合は注意が必要です。ロック機構などの検討も必要です。

Q7. エラーを標準出力ではなくログファイルに書きたい場合は？

A7.

FILE *log = fopen("error.log", "a");
if (log != NULL) {
    fprintf(log, "エラーが発生しました: %s\n", strerror(errno));
    fclose(log);
}

FAQでつまずきを解消し、学びを定着させよう

ここで紹介したFAQは、初心者から中級者にかけての方がC言語のファイル処理で実際につまずきやすいポイントを集めたものです。

8. まとめ｜C言語のファイル入出力を習得してプログラムの幅を広げよう

C言語でのファイル操作を振り返る

本記事では、C言語におけるファイル操作について、基本から応用まで体系的に解説してきました。具体的には以下のような内容を学びました。

• ファイルの種類（テキスト／バイナリ）と特徴
• fopen・fcloseによるファイルの開閉
• fprintf・fputs・fwriteによる書き込み方法
• fscanf・fgets・freadによる読み込み方法
• エラーハンドリングの基本とトラブル対処
• ログ出力、CSV保存、設定ファイル読み取りなどの実用例
• 初心者がつまずきやすいポイントをまとめたFAQ

ファイル操作は現実世界との接点

ファイル入出力は、単なるプログラム内部の処理だけではなく、ユーザーや他のシステムとの「接点」となります。ログ記録、設定の読み込み、データ保存など、さまざまな実用的用途において欠かせない機能です。

今後の学習ステップとして

この内容をマスターした方は、さらに以下のような発展的テーマに挑戦するのもおすすめです。

• 構造体配列やリスト構造のファイル保存
• テキスト処理の高速化（バッファサイズの最適化など）
• ファイルロック処理・排他制御の実装
• 圧縮ファイル（gz, zip）との連携（外部ライブラリ使用）

C言語のファイル操作をしっかり習得することで、あなたのプログラムは「実用的なアプリケーション」へと進化していきます。ぜひ本記事を参考に、積極的に実装・検証を行ってみてください。